劉革平 謝濤

摘要：以情境性、沉浸性、參與性為主要特征的三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境能夠極大地激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動機(jī)，正在成為重要的學(xué)習(xí)環(huán)境。該文在大量前期成果的基礎(chǔ)上，給出了三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境的定義，論述了其特點(diǎn)和對學(xué)習(xí)的支撐作用；綜述了其存在的技術(shù)背景；闡述了以社交媒體理論、沉浸理論、情境認(rèn)知理論等為代表的基礎(chǔ)理論；描述了其在虛擬實(shí)驗(yàn)、語言學(xué)習(xí)、情境創(chuàng)設(shè)等方面的應(yīng)用情況；最后提出了幾個可能的研究方向。

關(guān)鍵詞：三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境；社交媒體理論；沉浸理論；情境認(rèn)知理論

中圖分類號：C434

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境是在虛擬現(xiàn)實(shí)（Vir工ualReali工v，VR）、面向桌面的虛擬應(yīng)用以及虛擬世界（Vir工ual World）等技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。這些技術(shù)中，虛擬世界對三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境的發(fā)展起推動作用。虛擬世界也稱為交互式三維環(huán)境，是一種利用計(jì)算機(jī)模擬現(xiàn)實(shí)情境的、用戶以化身的方式與他人交互的在線三維虛擬環(huán)境[1]。誕生于2003年的SecondLife（第二人生）是虛擬世界的典型代表，其中用戶是主動的信息構(gòu)建者，也是扮演特定角色的演員，他們通過與環(huán)境、社會交互來組建賴以“生存”的信息空間；所構(gòu)建的三維虛擬環(huán)境是對復(fù)雜物理世界的模仿和簡化，通過人可以掌控的方式滿足特定的信息需求，使之具有物理世界的保真度、存在感、交互性。

近年來，越來越多的學(xué)校、教育機(jī)構(gòu)和教師看到了虛擬世界可以在教育教學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮作用，包括哈佛大學(xué)在內(nèi)的知名大學(xué)紛紛將虛擬世界引入到課程教學(xué)中。然而，虛擬世界缺乏教與學(xué)所需要的特定工具和資源，而傳統(tǒng)虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境在形象性和沉浸性方面義顯薄弱。于是，結(jié)合二者特長的“三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境”（3D Vir工ual Learning Environmen）呼之欲出。

一、三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境概述

（一）三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境的定義

關(guān)于三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境的含義，不同的學(xué)者持有不同的觀點(diǎn)。Daniel等認(rèn)為三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境是基于網(wǎng)頁的虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境和沉浸式虛擬世界的整合體[2]；Jona工han等認(rèn)為三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境是在標(biāo)準(zhǔn)的虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境中增加了沉浸性，允許學(xué)生以白定的步調(diào)和時間進(jìn)行探索和學(xué)習(xí)[3]； Barney等認(rèn)為三維造型、平滑的場景變化以及對象間的相互作用是三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境區(qū)別于其它虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境最重要的特征[4]； Ma工工hew等認(rèn)為三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境有利于增進(jìn)網(wǎng)絡(luò)情境中的社會化學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)[5]。

可以看出，不同的研究者從不同側(cè)面對三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境進(jìn)行了解釋，但尚未見有完整的、規(guī)范的定義。我們認(rèn)為，三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境是能夠提供三維仿真情境的、支持師生在特定教學(xué)模式中自己創(chuàng)建對象的、給予師生現(xiàn)實(shí)世界無法獲得的體驗(yàn)、允許學(xué)習(xí)者間以多種形式互動的社會化網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)環(huán)境。三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境并不是三維環(huán)境與普通虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境的簡單疊加，它是一種擁有獨(dú)特設(shè)計(jì)和全新功能的學(xué)習(xí)環(huán)境。

（二）三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境的特點(diǎn)

1.身臨其境的真實(shí)體驗(yàn)。在三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境中生成的交互式人工世界，以三維空間向量形式表示各教學(xué)模型形體和位置相對關(guān)系，物體及其運(yùn)動方式均接近或符合真實(shí)的情況，使置身于其中的學(xué)習(xí)者產(chǎn)生身臨其境的感覺，學(xué)習(xí)者沉浸在虛擬的環(huán)境中，仿佛進(jìn)入到現(xiàn)實(shí)世界一樣。

2.靈活多樣的交互方式。三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境有兩種類型的交互：一種是學(xué)習(xí)者與內(nèi)容的交互，即學(xué)習(xí)者可以瀏覽、使用、控制信息并得到反饋；另一種是學(xué)習(xí)者與他人的社會性互動，是與作為信息發(fā)出者的人的交互。人際交互是由虛擬化身以文字、語音和肢體動作等形式實(shí)現(xiàn)的。肢體動作可以模仿人類實(shí)際交往情境，如握手、擁抱等，以實(shí)現(xiàn)類似“面對面”交流。

3.動手創(chuàng)造的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境允許學(xué)習(xí)者白己創(chuàng)造物品。學(xué)習(xí)者可以在教學(xué)模式和教學(xué)內(nèi)容的框架下，自己進(jìn)行嘗試、探索，逐漸達(dá)到教學(xué)目標(biāo)的要求。

4.基于協(xié)作的社會學(xué)習(xí)。三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境是一個社會化的學(xué)習(xí)環(huán)境，它提倡和鼓勵學(xué)習(xí)者之間開展深層次的互動與交流。虛擬化身可以通過協(xié)作來共同完成一項(xiàng)任務(wù)、創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境、組織學(xué)習(xí)和研討。

二、三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境對學(xué)習(xí)的支撐

三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境提供了不同于傳統(tǒng)學(xué)習(xí)環(huán)境的多種條件，對學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)可以起到不同的支撐作用。

（一）情境的創(chuàng)設(shè)有利于學(xué)生完成意義建構(gòu)

建構(gòu)主義認(rèn)為，適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)情境能夠幫助學(xué)生完成對新知識的理解、促進(jìn)知識的遷移。借助三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境所提供虛擬人物、虛擬場景、虛擬事件等功能，可以精心設(shè)計(jì)接近真實(shí)的情境，為學(xué)習(xí)者提供情境學(xué)習(xí)的環(huán)境，促使學(xué)習(xí)者順利地完成意義建構(gòu)。

（二）良好的交互有利于縮小師生間的距離

在網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)狀態(tài)下，由于師生分離的原因，師生之間存在跨越心理空間和物理空間的交互影響距離（工ransac工ional Dis工ance），加強(qiáng)師生交互可有效地縮短這個距離。三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境所提供的全新虛擬環(huán)境和交互方式，可以模擬教師和學(xué)生的多種行為，從而大大增進(jìn)師生交互，有效地縮短交互影響距離[6]。

（三）虛擬的體驗(yàn)有利于相關(guān)技能的掌握

傳統(tǒng)教學(xué)系統(tǒng)中，學(xué)習(xí)者的動作與技能的培養(yǎng)一直是難題，因?yàn)閯幼骷寄苄枰谙嚓P(guān)操作的體驗(yàn)中習(xí)得，而操作環(huán)境和指導(dǎo)教師總是受到限制[7]。三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境具有很強(qiáng)的仿真功能，可以模擬大量的技能訓(xùn)練環(huán)境，學(xué)習(xí)者在這樣的虛擬環(huán)境進(jìn)行技能訓(xùn)練可以獲得接近于真實(shí)環(huán)境的體會與感受。

（四）創(chuàng)新的氛圍有利于創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)

三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境鼓勵創(chuàng)新，充分保護(hù)創(chuàng)造者的權(quán)益。借助自己設(shè)計(jì)、創(chuàng)作的制品，學(xué)習(xí)者可以獲得關(guān)注甚至經(jīng)濟(jì)效益。在這種機(jī)制的指導(dǎo)下，學(xué)生在三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境中學(xué)習(xí)時，會有更多發(fā)揮想象的空間，其創(chuàng)造性將被極大地激發(fā)。此外，三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境提供了3D建模工具和腳本語言，為學(xué)習(xí)者創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)創(chuàng)設(shè)了條件，協(xié)同建立學(xué)習(xí)環(huán)境的可能性大大增加。

三、三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境的技術(shù)背景

（-）Web 2.0

Web2.0是相對Webl.0（2003年以前的互聯(lián)網(wǎng)模式）的新一代互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的統(tǒng)稱，是將原來自上而下的由少數(shù)資源控制者集中主導(dǎo)的互聯(lián)網(wǎng)體系轉(zhuǎn)變?yōu)榘紫露系挠蓮V大用戶集體智慧主導(dǎo)的互聯(lián)網(wǎng)體系[8]。三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境能看到Weh2.0的影子，因?yàn)樗鼜?qiáng)調(diào)去中心化、開放、集體智能和分享。

（_）Web3D

Web3D是在互聯(lián)網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)三維圖形技術(shù)的總稱，被視為Web技術(shù)與3D技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，實(shí)際上也是基于單機(jī)的3D圖形技術(shù)向互聯(lián)網(wǎng)的擴(kuò)展。Web3D所包含的技術(shù)各有所長，但是在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下一個共同的目標(biāo)是更高效的三維計(jì)算能力、更優(yōu)化的實(shí)時渲染引擎和更快的傳輸速度，這為三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境的開發(fā)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)[9]。 （三）云計(jì)算 云計(jì)算（Cloud Compu工ing）是一種按需調(diào)用的虛擬化資源池，它將計(jì)算任務(wù)分布在資源池上，使各種應(yīng)用系統(tǒng)能根據(jù)需要獲得各種軟件服務(wù)、計(jì)算能力和存儲空間。云計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用普及，可以為三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境提供更加靈活、高效的實(shí)時運(yùn)算和三維建模等服務(wù)。

（四）移動互聯(lián)

移動互聯(lián)，就是將移動通信和互聯(lián)網(wǎng)二者結(jié)合起來，個人智能終端或電腦可以借助移動通訊系統(tǒng)訪問互聯(lián)網(wǎng)。隨著終端設(shè)備智能化和處理能力的提高，在便攜式設(shè)備就能完成多媒體傳輸和3D圖形實(shí)時渲染，為三維虛擬學(xué)習(xí)的移動化提供了便利。

四、三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境的基礎(chǔ)理論

（一）社交媒體理論

近年來，社交網(wǎng)絡(luò)與社交媒體迅速發(fā)展并快速普及，已經(jīng)成為人際交往的重要工具和手段。它們在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用正在引起教學(xué)模式和學(xué)習(xí)方式的變革，其理念與技術(shù)對三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境的構(gòu)建提供了理論基礎(chǔ)。

1.社交網(wǎng)絡(luò)、社交媒體與社交網(wǎng)站

社交網(wǎng)絡(luò)（Social Ne工work），亦稱社會化網(wǎng)絡(luò)，社會學(xué)家將其定義為由個體組成的團(tuán)體或組織，他們通過一定的關(guān)系相互依賴和聯(lián)系，通常他們擁有共同的興趣、信念、目標(biāo)、職業(yè)、政治觀念、知識背景和地理位置[9]。社交網(wǎng)絡(luò)中的個體被稱為節(jié)點(diǎn)，各節(jié)點(diǎn)間構(gòu)成一定的依賴性，一般稱這種依賴的關(guān)系為鏈接。社交網(wǎng)絡(luò)是由多種鏈接關(guān)系構(gòu)成的一種社會結(jié)構(gòu)[10]。社交媒體是實(shí)現(xiàn)社交網(wǎng)絡(luò)的工具和載體，是支撐不同層次社交網(wǎng)絡(luò)顯性化的多種業(yè)務(wù)服務(wù)平臺的具體展現(xiàn)。社交媒體的本質(zhì)是將作為物理媒介的互聯(lián)網(wǎng)變成個人媒體的互聯(lián)網(wǎng)。萬維網(wǎng)的發(fā)展催生了組合多種社交媒體來支撐社交網(wǎng)絡(luò)人際關(guān)系組建和群體交流的網(wǎng)絡(luò)化服務(wù)系統(tǒng)——Social Networking Services（SNS）。在傳播手段上，社交網(wǎng)站整合了包括博客、個人主頁、電子郵件、即時通信、語音視頻、文件共享、小組討論等在內(nèi)的多種形式；在結(jié)果上，則是將網(wǎng)民真實(shí)的人際社會關(guān)系和活動遷移到互聯(lián)網(wǎng)上。

2.社交媒體對三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境的支持

三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境允許盡量多的學(xué)習(xí)者參與，是一種社會化的學(xué)習(xí)環(huán)境。社交媒體對三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境中的教與學(xué)產(chǎn)生支撐作用。社交媒體作為傳統(tǒng)教育媒體的補(bǔ)充，通過創(chuàng)造性的、接近真實(shí)的、彈性的和非線性的學(xué)習(xí)經(jīng)歷為豐富課程內(nèi)容和學(xué)習(xí)過程提供了新的機(jī)遇[11]。不同的學(xué)習(xí)者對不同的社交媒體有不同的價值觀和偏好。有些學(xué)習(xí)者更喜歡閱瀆文本，有些學(xué)習(xí)者更喜歡聲音交流。而教師的職責(zé)是控制和管理個體的學(xué)習(xí)使之能滿足他們的學(xué)習(xí)需求；學(xué)習(xí)者的職責(zé)是在一定的社交媒體中構(gòu)建各種關(guān)系，創(chuàng)建個性化的學(xué)習(xí)環(huán)境。

社交媒體對教與學(xué)的積極影響主要體現(xiàn)在：（l）有助于學(xué)習(xí)者社會化。經(jīng)典社會化理論認(rèn)為，社會化過程包括社會教化和個體內(nèi)化[12]。社交網(wǎng)絡(luò)屬于大眾傳媒范疇，而且更具開放性，因此社交網(wǎng)絡(luò)交往有助于對學(xué)生社會教化功能的實(shí)現(xiàn)。社交網(wǎng)絡(luò)給學(xué)習(xí)者互動提供了多種選擇，他們可以根據(jù)個人愛好、性格特點(diǎn)選擇進(jìn)行自由交往，個體在與同齡群體進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)交往中，能動地完成了個體內(nèi)化過程。（2）有助于增強(qiáng)自我認(rèn)同。自我認(rèn)同需要主體在社會交往中不斷與他人互動形成白我意識。因此，交往有助于人們自我認(rèn)同，在社交網(wǎng)絡(luò)中，由于交往情境的真實(shí)化回歸，社會屬性的還原，網(wǎng)絡(luò)成為了真實(shí)社會的延伸，人們在交往活動中呈現(xiàn)的是“白我”，更加符合了自己在現(xiàn)實(shí)生活中的身份形象。（3）有助于增強(qiáng)交往能力。學(xué)習(xí)者群體通常處于個人成長的關(guān)鍵時期，自我意識日漸成熟，渴望得到別人的尊重和認(rèn)同，有強(qiáng)烈的自我展示和社會交往的愿望，社交網(wǎng)絡(luò)滿足了學(xué)習(xí)者這一特定需求?；ヂ?lián)網(wǎng)的超時空性擴(kuò)大了交往的深度和廣度，社交媒體的運(yùn)用有助于增強(qiáng)個體的交往能力。 （二）沉浸理論 1.沉浸理論概述 沉浸理論（Flow theory）也被翻譯為“心流理論”，是匈亞利裔美國心理學(xué)家Mihalv提出的：當(dāng)人們因?yàn)榫劬珪竦赝度氲侥撤N活動中而處于完全不受其它因素干擾的狀態(tài)時，他們會表現(xiàn)出愉悅感，這種狀態(tài)即為“沉浸”。沉浸狀態(tài)是人的內(nèi)在動機(jī)的最佳狀態(tài)，在這種狀態(tài)下人們完全專注于他們的工作[13]。該理論認(rèn)為挑戰(zhàn)（Challenge）與技能（Skill）是影響沉浸的主要因素，若挑戰(zhàn)太高，使用者對環(huán)境會缺少控制能力，而產(chǎn)生焦慮或挫折感；反之，挑戰(zhàn)太低，使用者會覺得無聊而失去興趣。研究人員發(fā)現(xiàn)當(dāng)挑戰(zhàn)與技能必須控制在一定的程度，沉浸經(jīng)驗(yàn)才有可能發(fā)生，兩者均較低時，使用者的心態(tài)為無趣；兩者均較高時，沉浸體驗(yàn)最可能發(fā)生。如下圖所示，可以用八種組合來表示“挑戰(zhàn)

2.沉浸理論與三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境

我們認(rèn)為，沉浸能給用戶帶來更好的體驗(yàn)，深入的體驗(yàn)義能促進(jìn)沉浸的發(fā)生。在沉浸理論指導(dǎo)下，三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境能使學(xué)習(xí)者完全沉浸在所學(xué)內(nèi)容中，取得更高的學(xué)習(xí)效率。三維環(huán)境下的學(xué)習(xí)通常是圍繞一定的課題或任務(wù)展開的，適宜于采用建構(gòu)主義的教學(xué)模式，應(yīng)為學(xué)習(xí)者創(chuàng)設(shè)貼近真實(shí)情境的問題，并提供豐富的實(shí)例以便讓學(xué)習(xí)者始終處于沉浸狀態(tài)。學(xué)習(xí)環(huán)境系統(tǒng)需要根據(jù)學(xué)習(xí)者的現(xiàn)有水平設(shè)計(jì)有挑戰(zhàn)性的任務(wù)，并根據(jù)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)情況實(shí)時做出反饋與調(diào)整。其中，要解決的關(guān)鍵問題就是如何讓學(xué)習(xí)者保持沉浸狀態(tài)并最終完成學(xué)習(xí)。

在設(shè)計(jì)三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境時，應(yīng)盡量設(shè)法擴(kuò)大學(xué)的“沉浸區(qū)域”：一方面，從極簡單的任務(wù)到很復(fù)雜的解題都應(yīng)覆蓋。應(yīng)該讓不同類型的學(xué)習(xí)者在不斷地挑戰(zhàn)適當(dāng)?shù)碾y度的過程中達(dá)到沉浸。這些不同的沉浸性選項(xiàng)應(yīng)該被學(xué)習(xí)者所感知，從而讓學(xué)習(xí)者可以在學(xué)習(xí)開始時找到適合自己的學(xué)習(xí)體驗(yàn)并投入其中；另一方面，三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境要讓學(xué)習(xí)者帶著情感進(jìn)入學(xué)習(xí)，在活動中個體身份與角色的確定會讓學(xué)習(xí)者形成強(qiáng)烈的責(zé)任感，在與他人的交流、協(xié)作甚至競爭中都會產(chǎn)生人與人之間交往的認(rèn)同感，這都是沉浸學(xué)習(xí)發(fā)生的很重要條件。

三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境中構(gòu)建適應(yīng)不同學(xué)習(xí)者的個性化沉浸，學(xué)習(xí)者不是像一張白紙一樣進(jìn)入情境，而是以他們自己的需要去學(xué)習(xí)的。不同學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)風(fēng)格、認(rèn)知習(xí)慣、情感結(jié)構(gòu)、已有的經(jīng)歷等不一樣，從而生成自己對事物的情感感受、領(lǐng)悟和意義也不一樣。由此可見，沉浸式學(xué)習(xí)的過程是因人而異的、個性化的，對同一個事物、不同的人獲得不同的感受和經(jīng)驗(yàn)。在學(xué)習(xí)中每個人的沉浸域也各不相同。因此，三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境需要構(gòu)建適合不同學(xué)習(xí)者的沉浸域。

（三）情境認(rèn)知理論

1.情境認(rèn)知理論概述

情境認(rèn)知（Situated Cognition）認(rèn)為，在語言學(xué)習(xí)中詞語和句子不是孤立的，它們總是存在于一定的交際場合和說話情境之中。而所有的知識和語言一樣都是人的活動和情境互動的產(chǎn)物[14]。情境認(rèn)知理論是對信息加工理論的一種修正，它試圖糾正僅僅依靠符號運(yùn)算、規(guī)則描述、推理思考而忽視文化和物理背景的認(rèn)知理論，它認(rèn)為，學(xué)習(xí)不僅植根于某個特定的情境中，它還應(yīng)該發(fā)生于復(fù)雜的社會情境中[15]。情境認(rèn)知非常注重真實(shí)活動在學(xué)習(xí)中的意義，并認(rèn)為，真實(shí)的活動可以簡單地定義為文化的日常實(shí)踐[16]。

2.情境認(rèn)知與三維環(huán)境下體驗(yàn)式學(xué)習(xí)

情境認(rèn)知理論強(qiáng)調(diào)社會情境對知識建構(gòu)的幫助作用，而三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境則可以從情境創(chuàng)設(shè)、社會關(guān)系等方面提供對應(yīng)支持，從而為學(xué)習(xí)者提供體驗(yàn)式學(xué)習(xí)的體會。體驗(yàn)式學(xué)習(xí)的實(shí)質(zhì)是讓個體親身融人到一定的情境，通過主動的思考、嘗試展開學(xué)習(xí)。盡管體驗(yàn)式學(xué)習(xí)是20世紀(jì)80年代興起的學(xué)習(xí)方法，它還是被應(yīng)用到許多教學(xué)方法和活動中[17]。

真實(shí)的經(jīng)驗(yàn)是很重要的，而由于身體和特定環(huán)境的限制，學(xué)習(xí)者不可能獲得所有的真實(shí)經(jīng)驗(yàn)。使用數(shù)字媒體模擬的經(jīng)驗(yàn)與真實(shí)世界的經(jīng)驗(yàn)類似，而且在構(gòu)建被模擬的經(jīng)驗(yàn)時具有非常大的靈活性。因此，學(xué)習(xí)者可以積極地參與到活動中去，接收逼真的、能感覺到的感官刺激。三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境提供了獨(dú)特的嘗試，使個體能夠跳出身體和先前經(jīng)驗(yàn)的制約，在接近于現(xiàn)實(shí)世界的環(huán)境中體驗(yàn)各種狀態(tài)的變化（如氣候變化、景物變化等等）、獲得相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)（如駕駛經(jīng)驗(yàn)、社交經(jīng)驗(yàn)等等）。此外，三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境能增大人類身體的感知能力，例如，可以不借助任何工具飛行、同時將目光關(guān)注到不同的人、同一時間訪問到不同的地點(diǎn)等。這些都為體驗(yàn)式學(xué)習(xí)的開展提供了條件。

（四）建構(gòu)主義理論

1.情境是學(xué)習(xí)的必要前提

建構(gòu)主義認(rèn)為，學(xué)習(xí)任務(wù)和學(xué)習(xí)環(huán)境的“真實(shí)性”對學(xué)習(xí)起支持作用。所謂“真實(shí)性”是指認(rèn)知要求的真實(shí)性，它并不是指把所有學(xué)生都送到實(shí)驗(yàn)室去做真的實(shí)驗(yàn)，而是要求在設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)任務(wù)與環(huán)境時應(yīng)提出與實(shí)際課題類似的認(rèn)知要求，即要求認(rèn)知活動是“真實(shí)的”。基于這一觀點(diǎn)，設(shè)計(jì)能體現(xiàn)“真實(shí)”認(rèn)知活動要求的學(xué)習(xí)情境將對知識的建構(gòu)起幫助作用[18]。

建構(gòu)主義分為內(nèi)源性建構(gòu)、外源性建構(gòu)和辨證性建構(gòu)。內(nèi)源建構(gòu)強(qiáng)調(diào)個體知識的內(nèi)部建構(gòu)過程，教師的角色應(yīng)該是學(xué)生學(xué)習(xí)的推動者；外源建構(gòu)主要發(fā)生在正式學(xué)習(xí)中，需要與學(xué)習(xí)者認(rèn)知活動相結(jié)合，將有利于學(xué)習(xí)者形成完善的知識表示；辨證建構(gòu)是內(nèi)源性建構(gòu)與外源性建構(gòu)的折衷，該觀點(diǎn)認(rèn)為，一方面學(xué)習(xí)結(jié)果通過真實(shí)的經(jīng)驗(yàn)取得，同時學(xué)習(xí)者需要教師提供各種通信方式和腳手架工具。

2.建構(gòu)主義與三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境

三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境可以提供接近于真實(shí)世界的情境，可以幫助學(xué)習(xí)者創(chuàng)建為解決實(shí)際問題而營造的內(nèi)部心理情境。三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境對學(xué)習(xí)情境的模擬與建構(gòu)主義的內(nèi)源性解釋是一致的，通過構(gòu)建符合學(xué)習(xí)者認(rèn)知特征的三維環(huán)境來幫助學(xué)習(xí)者發(fā)現(xiàn)知識，模擬接近真實(shí)的情境，其交互性使用戶的輸入可以看到即時的結(jié)果。

對建構(gòu)主義的外源性解釋強(qiáng)調(diào)通過外部直接的指引來幫助學(xué)習(xí)者形成他們自己的思維模式，通過活動使學(xué)習(xí)者能夠白觀測并能調(diào)整他們對知識的建構(gòu)過程。在三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境中，外源建構(gòu)與內(nèi)源建構(gòu)的不同之處在于外源建構(gòu)支持傳統(tǒng)學(xué)習(xí)資源的設(shè)計(jì)，在學(xué)習(xí)活動順序的選擇上通常具有更大程度的可控性。

（五）社會建構(gòu)主義理論

社會建構(gòu)主義的教學(xué)觀認(rèn)為，學(xué)生是積極參與意義建構(gòu)過程的主動學(xué)習(xí)者，知識是在個體與社會的互動、個人適應(yīng)社會的過程中逐漸建構(gòu)起來的。教學(xué)應(yīng)從學(xué)生所處的真實(shí)生活環(huán)境中追尋問題情境，讓學(xué)生感受到不足或與其已有的認(rèn)知相互矛盾之處，以激發(fā)其學(xué)習(xí)動機(jī)；要根本變革教學(xué)模式，要從“獨(dú)白”走向“對話”、從“個體式學(xué)習(xí)”走向“合作式學(xué)習(xí)”[19]。

三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境支持學(xué)習(xí)者之間以化身的方式進(jìn)行文字、語音、肢體語言等多種形式的溝通和交流，具有天然的社會性，是學(xué)習(xí)者實(shí)現(xiàn)社會化建構(gòu)的良好平臺。學(xué)習(xí)者可以通過：觀察學(xué)習(xí)、模仿學(xué)習(xí)等方式來實(shí)現(xiàn)與社會學(xué)習(xí)群體之間的交流與合作；借助三維環(huán)境的化身功能，可以實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)者態(tài)度和情感的變化與表達(dá)。

五、三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境的應(yīng)用

2006年，哈佛大學(xué)法學(xué)院教授Charles Nesson在三維虛擬環(huán)境中開設(shè)了一門名為CyberOne： Law inthe Court of Public Opinion的課[20]。此后，斯坦福大學(xué)、俄亥俄大學(xué)、南加州大學(xué)等高校紛紛進(jìn)行了嘗試建設(shè)自己的三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境，實(shí)施虛擬圖書館、虛擬校園、虛擬課堂等項(xiàng)目。三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境的應(yīng)用主要有：虛擬實(shí)驗(yàn)、語言學(xué)習(xí)、情境創(chuàng)設(shè)等。

（一）虛擬實(shí)驗(yàn)

利用三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境的仿真、模擬和參與等功能，可以構(gòu)建虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境[21]，讓學(xué)生在這樣的實(shí)驗(yàn)環(huán)境中反復(fù)探索、嘗試，以彌補(bǔ)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)在設(shè)備套數(shù)、操作時間上的不足。Huber等借助虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境研究了對不同汽車速度的判斷和反應(yīng)[22]。在國內(nèi)，張淼等研究了三維虛擬環(huán)境下的初中力學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，詳細(xì)闡述了虛擬實(shí)驗(yàn)及環(huán)境的內(nèi)涵、特點(diǎn)和構(gòu)成要素，提出了三維環(huán)境下虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境和虛擬實(shí)驗(yàn)活動的設(shè)計(jì)方案[23J；譚文武進(jìn)一步研究了初中電學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)的實(shí)現(xiàn)方法，并以開源平臺Aurora- si出為基礎(chǔ)，開發(fā)了可實(shí)際運(yùn)行的電學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺[24]。 （二）語言學(xué)習(xí) 最早嘗試開展語言教學(xué)的多為語言培訓(xùn)機(jī)構(gòu)，比如西班牙的Consultants-E公司的英語培訓(xùn)、德國歌德學(xué)院的免費(fèi)德語課程。研究者從2007年開始嘗試將三維虛擬環(huán)境運(yùn)用到中文教學(xué)中。如，美國密西根州立大學(xué)孔子學(xué)院在三維虛擬環(huán)境中建立了虛擬學(xué)院，開設(shè)中文課程；澳大利亞蒙納士大學(xué)中國研究系自2008年以來在三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境中進(jìn)行中文輔助教學(xué)；中國煙臺大學(xué)、西南大學(xué)與美國佐治亞州立大學(xué)等學(xué)校多次聯(lián)合開展了利用三維虛擬環(huán)境進(jìn)行英語學(xué)習(xí)的實(shí)驗(yàn)，證明三維虛擬環(huán)境對中國學(xué)生的英語學(xué)習(xí)具有明顯的積極影響[25]。

（三）情境創(chuàng)設(shè)

劉革平研究了基于SecondLife的情境學(xué)習(xí)系統(tǒng)，提出應(yīng)從“情境創(chuàng)設(shè)、安排活動、實(shí)施學(xué)習(xí)、支持學(xué)習(xí)”等方面設(shè)計(jì)情境學(xué)習(xí)系統(tǒng)[26]；謝濤等對三維學(xué)習(xí)環(huán)境做了較系統(tǒng)的研究，探索了在SecondLife中實(shí)現(xiàn)基于問題的情境化學(xué)習(xí)環(huán)境的構(gòu)建過程[27]；李學(xué)孺研究了基于SecondLife的體驗(yàn)式學(xué)習(xí)環(huán)境構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)了以虛擬圖書館為環(huán)境的體驗(yàn)式學(xué)習(xí)[28]。

六、結(jié)語

隨著硬件技術(shù)的飛速進(jìn)步，終端的顯示技術(shù)發(fā)展迅猛，這為需要在顯示設(shè)備上進(jìn)行快速渲染的三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境的推廣奠定了設(shè)備基礎(chǔ)?？梢灶A(yù)見，具備良好情境性和沉浸性的三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境將很快為學(xué)習(xí)者所廣泛接受，成為一種重要的學(xué)習(xí)工具。對三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境的研究尚處于起步階段，其基礎(chǔ)理論、構(gòu)建原則和應(yīng)用模式還需要深入地進(jìn)行研究。當(dāng)前可能的研究方向有：

（1）3DVLE學(xué)習(xí)分析。在三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境中對學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)行為進(jìn)行分析，深入了解學(xué)習(xí)過程、交互模式、信息處理和解釋學(xué)習(xí)績效提供首選、可信的方法。利用系統(tǒng)運(yùn)行日志可以發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)錯誤、資源請求和處理是否合理；利用用戶使用日志可以挖掘?qū)W習(xí)者的使用習(xí)慣、偏好、關(guān)聯(lián)規(guī)則和時態(tài)規(guī)則等，從而為學(xué)習(xí)者提供個性化服務(wù)和信息推薦。

（2）3D教育敘事。三維虛擬環(huán)境用于場景還原、現(xiàn)象仿真，容易獲得時間和空間信息，因此可以作為敘事媒體。與其他敘事媒體相比，三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境敘事所傳達(dá)的對象本身也是故事中的一員，主動地完成故事特定的小插曲，角色從觀察者轉(zhuǎn)變?yōu)檠輪T。

（3）基于能力的虛擬空間白適應(yīng)性。基于能力的知識空間理論在認(rèn)知心理學(xué)領(lǐng)域受到很大關(guān)注。我們認(rèn)為在三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境中環(huán)境所提供的信息應(yīng)具有伸縮性，程度應(yīng)該與用戶知識結(jié)構(gòu)相適配。關(guān)鍵問題在于如何白適應(yīng)地獲得學(xué)生知識狀態(tài)的評估，并且環(huán)境如何能自動調(diào)整知識呈現(xiàn)邏輯，這依賴于特定的課程設(shè)計(jì)和應(yīng)用模式。

（4）動畫Agen工的智能化及其應(yīng)用。智能Agen工的深度應(yīng)用將成為三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境不可缺少的元素，它的作用在于為虛擬用戶提供路徑指引、答疑、制定事件計(jì)劃并提醒，可以增強(qiáng)系統(tǒng)的人性化、縮短交互距離。參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：

劉革平：教授，信息中心主任，研究方向?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程教育（liugp@swu edu.cn）。

謝濤：在讀博士，研究方向?yàn)閑Learning學(xué)習(xí)環(huán)境、t-Leating技術(shù)（247103210@qq.com）。

A Review on three Dimensional Virtual Learning Environruent

Liu Geping'， Xie ta02

（l.lnformation Center， Southwest University， Chongqing 400715；2.the School of Electronic and Information Engineering， Xi'an Jiaotong University， Xi'an Shanxi 710049） Abstract： 3D Virtual Learning Environment（3DVLE） which is characterized by situation. flow and participation can arouse learners' motivation greatly. It is becoming an important learning environment. Based on lots of research results. this article has defined the term of 3DVLE and discussed its features and supporting for learning. In addition. the technology background of 3DVLE has been summarized. the basis theories have been expounded， such as Social media theory， Flow theory and Situated Cognition theory.Subsequently， the applications of 3DVLE have been described. the work ends with proposing some possible research directions.Kevwords： 3D Virtual Learning Environment （3DVLE）； Social media theory； Flow theoW； Situated ognition theory

收稿日期 ： 2015年6月8日

責(zé)任編輯：宋靈青